Endüstri 1.0 – Buharlı Makineler Dönemi
Buhar makinelerinin temel prensibi, sıvı haldeki su ile buhar haldeki su arasındaki basınç farkını kinetik enerjiye dönüştürmektir. Sıvı halde bulunan su ısıtılarak buhar haline getirilir ve bir odacığında toplanıp hızla soğutulurdu. Bu odacıkta sıcaklıkla birlikte basınç da düşer ve vakum oluşurdu. Bu vakumun gücü kinetik enerjiye dönüşür ve piston sistemini tetiklerdi. Isıtma ve buharlaştırma prosesi, hareketli mekanizmanın dışında bir kısım olması nedeniyle bu tür motorlar teknikte dıştan yanmalı motor olarak anılır.
Her ne kadar daha önceleri buharlı makine örnekleri geliştirilmiş olsa da, 1665 yılında Worecester makinesi olarak bilinen ve suyu daha yüksek noktalara pompalamada kullanılan buharlı makine, ilk ticari buharlı makinedir.
Resim 1: Worecester Makinesi
Sonrasında, 1698 yılında bir İngiliz olan Thomas Savery buhar pompası denen ve su pompalamada kullanılan makineyi yaptı. Bu makine tamamen buharın ısıtılıp soğutulmasından ileri gelen basınç yükselme ve düşmeleri neticesindeki basınç farkına göre çalışmaktaydı. Bu makine için çok fazla ısı enerjisi gerekmesi, yüksek basınç altında oluşan riskler ve veriminin çok düşük olması nedeniyle çok fazla tercih edilmedi.
Resim 2: Savery Makinası
1712 yılında yine bir İngiliz mühendis Thomas Newcomen, maden ocaklarındaki suyun tahliyesi amacıyla Newcomen makinesi olarak bilinen bir makine geliştirdi. Bu makineyi bir önceki versiyonlardan ayıran en temel özellik kaldıraç mekanizması ile birlikte kullanılmış olmasıydı; ancak verim yine bu makinede çok düşük seviyedeydi.
Resim 3: Newcomen Makinesi
1764 yılında, İskoç bir mucit olan James Watt’a, onarılması için bir Newcomen makinesi verilmiştir. Verimliliği düşük olan bu makineyi onaran James Watt, sonrasında makinede ki verimi yükseltmek için farklı bir çalışma yapmıştır. Bir önceki makineler aynı odanın buharla doldurulması(ısıtılması) ve soğutularak yoğuşturulması esnasında çok fazla enerji kaybı olduğunu anlayarak, çift odalı buhar makinesi geliştirmiştir. Bu değişiklik, endüstri devriminin başlangıcı sayılır ve bu dönem bugünki tanımlamalarla Endüstri 1.0 olarak anılır.
Resim 4: James Watt’ın Geliştirmiş olduğu Buhar Makinesi
1781 yılına kadar bir seri iyileştirmeler yapan Watt, yaptığı icatlarla buhar gücünü pistonlarla lineer harekete ve biyel koluyla da dairesel hareketlere çeviren mekanizmalar geliştirmiştir. Ayrıca, mühendisliğe yaptığı katkılarından dolayı uluslararası güç biriminin ismi “Watt(W)” olarak belirlenmiştir.
James Watt’ın geliştirmiş olduğu makinenin veriminin %7 gibi çok düşük değerlerde olması nedeniyle, ilk etapta maden ocaklarındaki suyun tahliyesi ve tekstil fabrikalarında kullanılabilmiştir.
Termodinamik biliminin kurucusu sayılan Sadi Carnot, verimlilik üzerine bir takım çalışmalar yapmıştır. Mühendislikte Carnot çevrimi olarak bilinen ve günümüzde hala buzdolabı-klima gibi cihazların ısıtma-soğutma prensibini oluşturan çevrimi geliştirmiştir. Carnot’un verimlilik üzerine yaptığı çalışmalar sonrasında yüksek güçte buhar makinelerinin önü açılmış ve buharlı gemiler-buharlı lokomotifler ve buharlı otomobiller geliştirilerek endüstrinin logaritmik gelişmesi tetiklenmiştir.
Bu dönem toplumsal gelişmeler incelendiğinde, kas gücüyle yapılan bir çok işin makinalar aracılığıyla yapılmaya başlandığı görülmektedir. Endüstrinin gelişmesi neticesinde; yeni bir burjuva sınıfı doğmuş, işçi sınıfı popülasyonu giderek artmış, nüfus kırsal alandan kent merkezlerine kaymıştır. Sanayi devrimine ayak uyduran batı ülkeleri ile sanayi devrimini takip edemeyen doğu ülkeleri arasındaki uçurum giderek açılmıştır.
Endüstride yaşanan gelişmeler, sadece satınalma yoluyla takip edilmesi tarihin her döneminde bir çok ülkeyi yok olmaya sürüklemiştir. Bunun en çarpıcı örneği ise, buharlı makineler döneminde Osmanlı İmparatorluğunu iflas etmesine sebep olan dönemdir.
Osmanlı imparatorluğu döneminde, batıda olan buharlı makine gelişmeleri takip edilmiş ve İngiltere’den buharlı gemiler alınmaya başlamıştır. 1828 yılında Ermeni tüccarlar tarafından satın alınan ilk buharlı gemi, II. Mahmud’a hediye edilir. Sürat adı verilen gemi, padişahı Marmara’da çıktığı bir gezide fırtınadan kurtarınca buhar gücü imparatorlukta birçok destekçi kazanır. Kırım savaşında(1854) İstanbul’a demir atan son teknoloji İngiliz ve Fransız savaş gemileri, herkes tarafından çok beğenilmiş ve o dönemde veliaht şehzade olan Abdülaziz’in ilgisini çekmiştir. Abdülaziz tahta çıktıktan sonra(1861) İngiltere ve Fransa’ya bu gemilerden sipariş verilmiş, Osmanlı’nın bu gemi siparişlerini finanse edecek gücü olmadığı için dış borçlar alınmış, alınan borçlar ödenemeyince 1876 yılında imparatorluk iflasını açıklamıştır.
Birinci Dünya Savaşı döneminde ise; İngiltere’ye sipariş edilen 2 savaş gemisi, tesliminden bir gün önce el konulmuştur. Buhar makineleri devrimini kaçıran Osmanlı İmparatorluğu, Çanakkale savaşında denizlerdeki hakimiyetini tamamen yitirmiş ve mavi suları son teknoloji İngiliz ve Fransız gemilere teslim etmiştir.
Dıştan yanmalı motorların gelişimine paralel süreçte içten yanmalı motor teknolojisi de gelişmiş ve özellikle otomotiv endüstrisinde yer almıştır.